EP3115429B1 - Nassfester papiersack oder nassfeste pappe mit nassfesten klebnähten - Google Patents
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Classifications
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Definitions
- the invention relates to a wet-strength paper bag or wet-strength cardboard with wet-strength adhesive joints of a starch-based adhesive.
- Paper bags made of kraft paper are glued to their bottoms to form a closed container which optionally has a valve opening in one of the bottoms.
- the bonding of paper sacks takes place with adhesives based on starch, in particular extrudable corn or potato starch.
- These water-based adhesives only produce the required adhesive bond with the paper layers if adequate wetting of the paper takes place.
- Cobb values of at least 30 g / m 2 are required. It is therefore not possible to bond wet-strength paper or wet-strength cardboard with a conventional starch adhesive because the connection to the paper material is not sufficiently made.
- conventional starch adhesives are themselves not wet-strength, as they dissolve at least under load during prolonged exposure to water.
- Water-resistant dispersion adhesives which could be bonded with wet-strength paper and are themselves sufficiently wet-strength, are not available.
- GB 1 239 636 A US 3,336,246 A . US 3,024,212 . US 2,463,148 . US 3,984,275 .
- DE 38 76 578 T2 and DE 1 567 373 A1 disclose the preparation of water-based adhesive based on an aqueous starch, wherein the adhesive by adding a strong alkaline agent, in particular sodium hydroxide, alkaline in the range between pH 10.5 and 12 or acid by adding acid in the pH range 3-7 can be adjusted.
- the water resistance of the adhesive results from the addition of a suitable resin, which may be, inter alia, melamine-formaldehyde resin and urea-formaldehyde resin.
- the present invention is therefore based on the object of providing an adhesive which itself is sufficiently wet-strength and has sufficient wetting properties for the bonding of wet-strength paper material, so that a wet-strength paper bag or a wet-strength cardboard with wet-strength adhesive seams can be produced with it.
- the solution of this object is achieved with a wet-strength paper bag or a wet-strength cardboard formed with a paper material having a Cobb 60 value of ⁇ 25 g / m 2 water absorption capacity according to DIN EN 20535 and wet-strength adhesive tapes prepared with a starch-based adhesive, as an additive an alkaline agent for raising the pH of the applied adhesive to a value between 7.5 and 9.5, preferably between 8.0 and 9.0, and a melamine-formaldehyde resin or urea-formaldehyde resin whose solids content is between 8 and 12% by weight, based on the solids content of the starch, as additives.
- a conventional corn-based or potato-based cold-swelling extruder starch has a pH value of 5 to 5.5 in the as-supplied state after dissolution.
- the invention is based on the finding that the pH must be carefully raised to a magnitude between 7.5 and 9.5. It should be noted that a Nachverkleist für the still existing shares of less digested (native) starch must be avoided, because otherwise the viscosity increases so much that a conventional use of the adhesive in production is no longer possible.
- the adhesive is applied, for example, in bag production with adhesive nozzles as a liquid in order to be able to meet the required production rate. Increasing the viscosity to a gel state is therefore not tolerable.
- the raised pH causes swelling of the fiber and thus the possibility of anchoring the starch in the paper fibers.
- the increased pH value also provides for a reduction in the action of the wet strength agent with which the paper material has been made wet-strength, ie the Cobb 60 value has been lowered, due to the improved wettability of the paper.
- the alkaline agent used to raise the pH overcomes the problem of wettability of the wet strength paper fibers.
- a weak alkaline agent such as soda.
- other weak alkaline agents such as sodium bicarbonate, potassium carbonate, ammonium carbonate, triethanolamine and ammonia solution.
- strong alkalis such as caustic soda, is only possible with careful addition and constant control of the pH.
- a melamine-formaldehyde resin or urea-formaldehyde resin is added to the adhesive according to the invention.
- the solids content of the resin is between 8 and 12%, preferably between 9.5 and 10.5 wt.%, Of the solids content of the starch.
- the finished starch adhesive is therefore added to the resin solution with about 30% solids content by stirring.
- a preferred melamine-formaldehyde resin is Madurit 114 of the Swiss company INEOS. Madurit MW 114 has a solids content of 30%.
- the adhesive has been used on a wet-strength paper bag for gluing the cross bottoms.
- the paper bag is made of wet-strength kraft paper with a Cobb 60 value below 20 g / m 2 .
- the bonds have been tested in accordance with DIN 55445 Part 1 (testing of seams on paper bags) under load in a water bath and have been stable for more than 8 days.
- Cement filled sample sacks (filling weight 50 kg) were irrigated for 1 hour at 70 l / m 2 , without the bag wall becoming soaked or the adhesive seams failing.
- the invention thus provides a starch adhesive which can be processed on wet-strength paper with full functionality and which is itself wet-strength and remains functional even under strong exposure to water.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen nassfesten Papiersack oder nassfeste Pappe mit nassfesten Klebnähten aus einem Klebstoff auf der Basis von Stärke.
- Für Papierprodukte, insbesondere Papiersäcke und Pappkartons aus Vollpappe oder aus Wellpappe, besteht das Problem, dass die durch das Papierprodukt gebildete Stabilität durch die grundsätzlich gegebene hohe Wasseraufnahmefähigkeit des Papiers oder der Pappe beeinträchtigt wird. Saugt sich das Papierprodukt mit Wasser voll, verliert es die im Trockenzustand bestehende Stabilität und neigt unter Belastung zur Rissbildung.
- Die Herstellung von nassfestem Papier bzw. nassfester Pappe hat erhebliche Fortschritte gemacht. Ein Maß für die Wasseraufnahme ist der Cobb-Wert des Papiermaterials, der nach DIN EN 20535 das Wasseraufnahmevermögen über die Papieroberfläche in 60 Sekunden angibt. Inzwischen sind Papiersorten entwickelt worden, die einen Cobb60-Wert von unter 25 g/m2 oder sogar unter 20 g/m2 aufweisen.
- Aus Kraftpapier bestehende Papiersäcke werden an ihren Böden verklebt, um ein geschlossenes Behältnis auszubilden, das in einem der Böden ggf. eine Ventilöffnung aufweist. Die Verklebung von Papiersäcken erfolgt mit Klebern auf der Basis von Stärke, insbesondere extrudierbarer Mais- oder Kartoffelstärke. Diese Klebstoffe auf Wasserbasis stellen die erforderliche Klebverbindung mit den Papierlagen nur dann her, wenn eine ausreichende Benetzung des Papiers stattfindet. Für eine sichere Klebung werden Cobb-Werte von wenigstens 30 g/m2 benötigt. Es ist daher nicht möglich, nassfestes Papier oder nassfeste Pappe mit einem herkömmlichen Stärkeklebstoff zu verkleben, weil die Verbindung zum Papiermaterial nicht ausreichend hergestellt wird. Darüber hinaus sind herkömmliche Stärkeklebstoffe selbst nicht nassfest, da sie sich zumindest unter Belastung bei längerer Wassereinwirkung lösen.
- Wasserbeständige Dispersionsklebstoffe, die mit nassfestem Papier verklebbar wären und selbst hinreichend nassfest sind, stehen nicht zur Verfügung.
-
GB 1 239 636 A US 3,336,246 A ,US 3,024,212 ,US 2,463,148 ,US 3,984,275 ,DE 38 76 578 T2 undDE 1 567 373 A1 offenbaren die Herstellung von wasserfestem Klebstoff auf Basis einer wässrigen Stärke, wobei der Klebstoff durch Zugabe eines starken alkalischen Mittels, wie insbesondere Natronlauge, basisch im Bereich zwischen pH 10,5 und 12 oder durch Zugabe von Säure sauer im pH-Bereich zwischen 3 und 7 eingestellt werden kann. Die Wasserfestigkeit des Klebstoffes ergibt sich aus der Zugabe eines geeigneten Harzes, das unter anderem Melamin-Formaldehyd-Harz und Harnstoff-Formaldehyd-Harz sein kann. Das Problem der fehlenden Benetzung eines Papiermaterials, das speziell für ein geringes Wasseraufnahmevermögen ausgerüstet ist, wird in den Druckschriften nicht angesprochen. Gleiches gilt für die Übersichtsdarstellung in der Monographie J. A. Radley "Industrial Uses of Starch and Its Derivatives, Essex 1976, in der sowohl die Behandlung mit Alkalien als auch mit Säuren für wasserfest ausgebildete Klebstoffe auf der Basis von Stärke beschrieben ist. - Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Klebstoff zur Verfügung zu stellen, der selbst ausreichend nassfest ist und ausreichende Benetzungseigenschaften für die Verklebung von nassfestem Papiermaterial aufweist, sodass mit ihm ein nassfester Papiersack oder eine nassfeste Pappe mit nassfesten Klebnähten herstellbar sind.
- Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem nassfesten Papiersack oder einer nassfesten Pappe, gebildet mit einem Papiermaterial mit einem Cobb60-Wert von ≤ 25 g/m2 Wasseraufnahmevermögen nach DIN EN 20535 und mit nassfesten Klebnähten hergestellt mit einem Klebstoff auf der Basis von Stärke, dem als Additive ein alkalisches Mittel zur Anhebung des pH-Werts des angesetzten Klebstoffs auf einen Wert zwischen 7,5 und 9,5, bevorzugt zwischen 8,0 und 9,0, und ein Melamin-Formaldehyd-Harz oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz, dessen Feststoffanteil zwischen 8 und 12 Gew.% bezogen auf den Feststoffanteil der Stärke beträgt, als Additive zugegeben sind.
- Eine übliche kaltquellende Extruderstärke auf Mais- oder Kartoffelbasis hat im Anlieferungszustand nach dem Auflösen einen pH-Wert von 5 bis 5,5. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der pH-Wert auf eine Größenordnung zwischen 7,5 und 9,5 vorsichtig angehoben werden muss. Dabei ist zu beachten, dass eine Nachverkleisterung der immer noch vorhandenen Anteile an wenig aufgeschlossener (nativer) Stärke vermieden werden muss, weil sonst die Viskosität so stark ansteigt, dass eine übliche Verwendung des Klebstoffes in der Produktion nicht mehr möglich ist. Bekanntlich wird der Klebstoff beispielsweise in der Sackproduktion mit Klebstoffdüsen als Flüssigkeit aufgetragen, um die benötigte Produktionsgeschwindigkeit einhalten zu können. Eine Erhöhung der Viskosität bis zu einem Gelzustand ist daher nicht tolerierbar. Zu einer derartigen Erhöhung der Viskosität kommt es, wenn die Erhöhung des pH-Wertes mit zu starken alkalischen Mitteln erfolgt, wie dies beispielsweise durch die Verwendung von Natronlauge leicht geschieht. Bevorzugt ist daher die Anhebung des pH-Werts mit einem schwachen alkalischen Mittel, wie beispielsweise Soda (Natriumcarbonat). Es hat sich gezeigt, dass die Zugabe von etwa 1 Gew.% Soda bezogen auf das Gewicht des fertig angesetzten Stärkeklebstoffs (bei einem Feststoffanteil von ca. 17 %) die gewünschte Anhebung des pH-Werts auf bevorzugt 8,5 unproblematisch ermöglicht.
- Der angehobene pH-Wert bewirkt beim Auftragen des Klebstoffs auf das hoch nassfeste Papier eine Quellung der Faser und somit die Möglichkeit einer Verankerung der Stärke in den Papierfasern. Der erhöhte pH-Wert sorgt durch die verbesserte Benetzbarkeit des Papiers auch für eine Reduzierung der Wirkung des Nassfestmittels, mit dem das Papiermaterial nassfest gemacht worden ist, also der Cobb60-Wert abgesenkt worden ist.
- Das zur Anhebung des pH-Werts verwendete alkalische Mittel überwindet das Problem der Benetzbarkeit der nassfest ausgebildeten Papierfasern. Bevorzugt ist die Verwendung eines schwachen alkalischen Mittels, wie beispielsweise Soda. In Frage kommen aber auch andere schwache alkalische Mittel, wie Natriumhydrogencarbonat, Kaliumcarbonat, Ammoniumcarbonat, Triethanolamin und Ammoniaklösung. Die Verwendung von starken Laugen, wie Natronlauge, ist nur bei einer sorgfältigen Zugabe und ständigen Kontrolle des pH-Werts möglich.
- Um die Klebung selbst nassfest zu machen, wird dem Kleber erfindungsgemäß ein Melamin-Formaldehyd-Harz oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz zugegeben. Der Feststoffgehalt des Harzes beträgt dabei zwischen 8 und 12 %, vorzugsweise zwischen 9,5 und 10,5 Gew.%, des Feststoffanteils der Stärke. Dem fertig angesetzten Stärkeklebstoff wird daher die Harzlösung mit ca. 30 % Feststoffgehalt durch Rühren zugegeben. Ein bevorzugtes Melamin-Formaldehyd-Harz ist Madurit 114 der Schweizer Firma INEOS. Madurit MW 114 hat einen Feststoffgehalt von 30 %.
- Der Klebstoff ist an einem nassfesten Papiersack zur Verklebung der Kreuzböden verwendet worden. Der Papiersack besteht aus nassfestem Kraftpapier mit einem Cobb60-Wert unter 20 g/m2. Die Klebungen sind nach DIN 55445 Teil 1 (Prüfung von Nähten an Papiersäcken) unter Belastung im Wasserbad geprüft worden und haben sich länger als 8 Tage stabil erwiesen. Mit Zement gefüllte Mustersäcke (Füllgewicht 50 kg) wurden 1 Stunde lang mit 70 l/m2 beregnet, ohne dass die Sackwandung durchweicht wurde oder die Klebenähte versagten.
- Durch die Erfindung steht somit ein Stärkeklebstoff zur Verfügung, der auf nassfestem Papier mit voller Funktion verarbeitbar ist und der selbst nassfest ist und auch unter starker Wassereinwirkung funktionsfähig bleibt.
Claims (7)
- Nassfester Papiersack oder nassfeste Pappe, gebildet mit einem Papiermaterial mit einem Cobb60-Wert von ≤ 25 g/m2 Wasseraufnahmevermögen nach DIN EN 20535 und mit nassfesten Klebnähten hergestellt mit einem Klebstoff auf der Basis von Stärke, dem als Additive ein alkalisches Mittel, mit dem der pH-Wert des angesetzten Klebstoffs auf einen Wert zwischen 7,5 und 9,5 angehoben ist, und ein Melamin-Formaldehyd-Harz oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz, dessen Feststoffanteil zwischen 8 und 12 Gew.% bezogen auf den Feststoffanteil der Stärke beträgt, zugegeben sind.
- Nassfester Papiersack oder nassfeste Pappe nach Anspruch 1, gebildet mit einem Papiermaterial mit einem Cobb60-Wert ≤ 20 g/m2 Wasseraufnahmevermögen nach DIN EN 20535.
- Nassfester Papiersack oder nassfeste Pappe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Anteil von 0,5 bis 1,5 Gew.% Soda als alkalisches Mittel.
- Nassfester Papiersack oder nassfeste Pappe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Anteil von 0,9 bis 1,1 Gew.% Soda als alkalisches Mittel.
- Nassfester Papiersack oder nassfeste Pappe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Melamin-Formaldehyd-Harz oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz, dessen Feststoffanteil zwischen 9,5 und 10,5 Gew.% bezogen auf den Feststoffanteil der Stärke beträgt.
- Nassfester Papiersack oder nassfeste Pappe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Melamin-Formaldehyd-Harz als Additiv.
- Nassfester Papiersack oder nassfeste Pappe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen angehobenen pH-Wert des angesetzten Klebstoffs zwischen 8 und 9.
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